دانلود پروژه:بررسی تأثیر مشخصات هندسی مهاربند زانویی بر رفتار قابهای مهاربندی شده تحت بارهای جانبی

عنوانصفحه

فصل اول

مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………...2

1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..3

1-2-فرضیات مطالعه………………………………………………………………………………………………………………………………………4

1-3- روش انجام تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………..4

1-4- اهداف…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..4

1-5- ساختار پایان‌نامه……………………………………………………………………………………………………………………………………..5

فصل دوم

مروری بر تحقیقات گذشته…………………………………………………………………………………………………..6

2-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………7

۲-2- پیشینه بادبند زانویی…………………………………………………………………………………………………………………………..10

2-3- بررسی انواع مهاربندها……………………………………………………………………………………………………………………..25

2-3-1-قاب‌های با مهاربندی بدون خروج از مرکزیت (CBF)…………………………………………………………...25

2-3-2- قاب‌های با مهاربندی خارج از مرکز (EBF)…………………………………………………………………………….28

2-3-3- مهاربندهای اصلاح‌شده……………………………………………………………………………………………………………….29

2-3-3-1- قاب‌های با مهاربندی زانویی (KBF)…………………………………………………………………………….29

2-3-3-2- قاب با مهاربند دارای میراگر تسلیم شونده (Yeilding Damped Bracing Fame)….30

2-3-3-3- قاب با مهاربندی دارای آلیاژ حافظه شکلی(Shape Memory Alloy Bracing Frame)

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………31

2-3-3-4- قاب با مهاربندی نیمه فعال (Semi-Active Bracing Frame)……………………………………..32

2-4-سیستم مهاربندی همگرا با بادبندهای قطری (Diagonal Braced CBF)…………………………………33

2-4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….33

2-4-2- انواع بادبندهای قطری………………………………………………………………………………………………………….34

2-4-2-1- از نظر مقاومتی……………………………………………………………………………………………………………….34

2-4-2-2- معایب سیستم بادبندی فقط کششی……………………………………………………………………………35

2-4-2-3-1- از نظر شکل پذیری…………………………………………………………………………………………………..36

2-4-3- تناسب بندی بادبندها در سازه………………………………………………………………………………………………36

۴- ۴- رفتار هیسترزیس بادبندهای قطری……………………………………………………………………………………………38

2-4-4-1- تشریح یک سیکل کامل غیرارتجاعی…………………………………………………………………………39

2-4-2- ویژگیهای رفتار هیسترزیس بادبند تحت بار محوری…………………………………………………………42

2-4-4-3- رفتار کمانشی و جذب انرژی عضو فشاری……………………………………………………………………43

2-4-4-4- نوع صفحه کمانش بادبندهای قطری……………………………………………………………………………….44

2-4-4-5- اثر لاغری بر منحنی هیسترزیس بادبندkl / r……………………………………………………………..47

2-4-4-6- کاهش مقاومت بادبند فشاری……………………………………………………………………………………..49

2-4-5- رفتار گسیختگی بادبندها………………………………………………………………………………………………….51

2-4-6- مدل دیگر برای پیش بینی رفتار بادبندها………………………………………………………………………..52

فصل سوم

معرفی نوع المان، مشخصات مدل سازی و اعتبار آزمایی مدل………………………………………….56

3- 1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………..57

3- 2- مدل سازی هندسی……………………………………………………………………………………………………………….61

3- 3- شبکه بندی……………………………………………………………………………………………………………………………61

3- 4- انتخاب المان…………………………………………………………………………………………………………………………62

3- 5- مدل سازی رفتار ماده……………………………………………………………………………………………………………63

3- 6- خصوصیات ماده…………………………………………………………………………………………………………………..65

3- 7- بارگذاری و شرایط مرزی…………………………………………………………………………………………………….66

3- ۸ –  اعتبار آزمایی نتایج……………………………………………………………………………………………………………70

 

3- 9- روش حل معادلات……………………………………………………………………………………………………………..72

فصل چهارم

تحلیل نتایج وبحث…………………………………………………………………………………………………..74

4- 1- بررسی نتایج تحلیل سازه ای حالت I0………………………………………………………………………………………75

4- 2- بررسی نتایج تحلیل سازه ای حالت I1……………………………………………………………………………..78

4- 3- بررسی نتایج تحلیل سازه ای حالت I2……………………………………………………………………………..81

4- 4- بررسی نتایج تحلیل سازه ای حالت II0……………………………………………………………………………84

4- 5- بررسی نتایج تحلیل سازه ای حالت II1……………………………………………………………………………87

4- 6- بررسی نتایج تحلیل سازه ای حالت II2……………………………………………………………………………88

4- 7- بررسی نتایج تحلیل سازه ای حالت III0………………………………………………………………………….93

4- 8- بررسی نتایج تحلیل سازه ای حالت III1…………………………………………………………………………96

4- 9- بررسی نتایج تحلیل سازه ای حالت III2…………………………………………………………………………98

4- 10- تحلیل نتایج مدل ها از نظر میزان تنش فون میزس…………………………………………………….101

4- 11- اتلاف انرژی در سازه و هیسترسیس…………………………………………………………………………….102

4- 12- تحلیل نتایج مدل ها از نظر میزان اتلاف انرژی طبق نمودار هیسترسیس………………….107

فصل پنجم

نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………….109

5-1  نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………….110

5-2 پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………………………110

 منابع ………………………………………………………………………………………………………………………………………………111

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول 1-3: مشخصات هندسی قاب………………………………………………………………………………………………..58

جدول 3-2: مشخصات هندسی ۹ مدل متفاوت مدل سازی شده……………………………………………………59

جدول 3-3: خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ………………………………………………………………………………….61

جدول 4-1:  مقایسه نمودار هیسترسیس مدل ها…………………………………………………………………………….107

فهرست اشکال

عنوان  صفحه

شکل (2-1): اشکال مختلف بادبندهای همگرا……………………………………………………………………………………8

شکل (2-2): کمانش موضعی در بادبندها……………………………………………………………………………………………9

شکل (2-3): شکست مقطع خالص مقطع در پیچ ها………………………………………………………………………..9

شکل (2-4): اعوجاج شدید تیر ، بدون تکیه گاه جانبی در محل اتصال به بادبندهای شورن………10

شکل (2-5): گسیختگی اتصالات جوشی بادبندها…………………………………………………………………………..10

شکل (2-6): گسیختگی جوش………………………………………………………………………………………………………….10

شکل (3-6): قاب‌های مقاوم خمشی [1]………………………………………………………………………………………….14

شکل (4-6):  قاب با مهاربند هم‌محور [1]……………………………………………………………………………………….14

شکل (5-6): نمونه‌هایی از قاب‌های خارج از مرکز [2]…………………………………………………………………..15

شکل (2-7): قاب با مهاربند زانویی…………………………………………………………………………………………………..15

شکل (2-8): انواع قاب‌های مهاربند زانویی………………………………………………………………………………………16

شکل(2-9): انواع مهاربندهای CBF………………………………………………………………………………………………….26

شکل (2-10): مهاربندی ویژه……………………………………………………………………………………………………………27

شکل (2-11): نمودار هیسترزیس مهاربند ضربدری ساده……………………………………………………………….28

شکل (2-12): مهاربند زانویی…………………………………………………………………………………………………………….29

شکل (2-13): مقایسه چهار سیستم مهاربندی…………………………………………………………………………………..30

شکل(2-14): نمونه‌ای ازYDBF……………………………………………………………………………………………………….30

شکل (2-15): قاب با مهاربندی SMA……………………………………………………………………………………………..32

شکل (2-16): RBS…………………………………………………………………………………………………………………………..32

شکل (2-17): قاب با مهاربندی RBS………………………………………………………………………………………………33

شکل (2-19): سیستم نیمه فعال………………………………………………………………………………………………………..33

شکل (2-20): بادبند قطری………………………………………………………………………………………………………………..33

شکل (2-21): منحنی هیسترزیس بادبند فقط کششی…………………………………………………………………….34

شکل (2-22): منحنی هیسترزیس بادبند کششی – فشاری…………………………………………………………….35

شکلهای (2-23) تا (2-25):آرایش بادبندهای قطری فشاری و کششی را نشان می دهد…………..37

شکل (2-23): تناسب بندی نامناسب سازه (مقاومت جانبی با بادبندهای فشاری تامین شده)…….38

شکل (2-24): تناسب بندی مناسب بادبندها در سازه……………………………………………………………………..38

شکل (2-25): تناسب بندی نامناسب (خروج از مرکزیت زیاد بین مرکز سختی و جرم)……….….38

شکل (2-26): منحنی هیسترزیس بادبند تحت بارگذاری سیکلی (1988Bruneau et al)………….38

شکل (2-27): رفتار هیسترزیس بادبندهای کوتاه، دراز ، متوسط……………………………………………………39

شکل (2-29): مدل هندسی بادبند…………………………………………………………………………………………………….39

شکل (۲-30): مشخصات مناطق مختلف………………………………………………………………………………………….41

شکل (2-31): رفتار در ناحیه های مختلف………………………………………………………………………………………41

شکل (2-32): مشخصات ناحیه های مختلف : (a) منحنیb) ، P) منحنی، P- M) (CمنحنیP).42

شکل (2-33): تاریخچه تغییرمکانهای اعمالی…………………………………………………………………………………..42

شکل (2-34) تغییرشکل خارج صفحه بادبندها………………………………………………………………………………..43

شکل (2-35) Ec= انرژی جذب شده در فشار  ET= انرژی جذب شده در کشش…………………….44

شکل (2-36) a) بیشترین کمانش خارج صفحه    b) کمترین کمانش داخل صفحه……………………..45

شکل (2-38) شکست بادبند در مفصل پلاستیک بعد از کمانش موضعی…………………………………….46

شکل (2-39) جزئیات ورق اتصال در SCBF^{…………………………………………………………………………………………………………………………46}

شکل (2-40) تشکیل مفصل پلاستیک در ورق اتصال……………………………………………………………………..47

شکل (2-41) a) بر اساس مدل تجربی b) بر اساس مدل عددی و تئوریکی…………………………………49

شکل (2-42) c) بر اساس مدل تجربی  d) بر اساس مدل عددی…………………………………………………..49

شکل (2-43) a) مشخصات نسبت ظرفیت کمانشی اولیb) نسبت ظرفیت کمانشی نهائی………….50

شکل (2-44) ظرفیت کمانشی ائین نامه های مختلف………………………………………………………………………51

شکل (2-45) نمونه ای از تشکیل کمانش موضعی…………………………………………………………………………..52

شکل (2-46) نمونه ای از بارگذاری سیکلی با دامنه تغییرمکان ثابت……………………………………………..52

شکل (2-47) مشخصات نصف طول بادبند در مدل…………………………………………………………………………53

شکل (2-48) نمودار رفتاری میله تحت بار محوری تکراری…………………………………………………………..54

شکل (2-49) منحنی nدر مقابلt………………………………………………………………………………………………………55

شکل(3-1): خطوط هندسه مدل نمای از پایین…………………………………………………………………………………57

شکل(3-2): هندسه و نحوه قرارگیری نودها در المان پوسته SHELL43 ……………………………………..63

شکل (3-3): بار گذاری چرخهای مطابق با پیشنهاد لرزه ای( 1997 (AISC وارد بر قاب……………68

شکل (3-4): شرایط مرزی اعمال شده بر مدل (BC) نمای از پایین……………………………………………….69

شکل (3-5): شرایط مرزی اعمال شده بر مدل (BC) نمای از روبرو……………………………………………….69

شکل(3-6): تصویر مدل آزمایشگاهی………………………………………………………………………………………………..70

شکل (3-7): اعتبار آزمایی نتایج…………………………………………………………………………………………………………71

شکل (4-1): جمع برداری جابجایی ها نمای از روبرو I0………………………………………………………………75

شکل (4-2): جمع برداری جابجایی ها نمای ازنزدیک I0………………………………………………………………75

شکل(4-3): تنش متوسط فون میزس نمای از روبروI0………………………………………………………………….76

شکل (4-4): تنش متوسط فون میزس نمای از بالاI0………………………………………………………………………76

شکل (4-5): تنش متوسط فون میزس نمای از پایینI0……………………………………………………………………….77

شکل (4-6): جمع برداری جابجایی ها نمای از روبرو I1……………………………………………………………………..78

شکل (4-7): جمع برداری جابجایی ها نمای از نزدیک I1……………………………………………………………………78

شکل (4-8): تنش متوسط فون میزس نمای از روبرو I1………………………………………………………………………79

شکل (4-9): تنش متوسط فون میزس نمای از بالا I1…………………………………………………………………………..79

شکل (4-10): تنش متوسط فون میزس نمای از پایین I1…………………………………………………………………….80

شکل (4-11): جمع برداری جابجایی ها نمای از روبرو I2………………………………………………………………….81

شکل (4-12): جمع برداری جابجایی ها نمای از نزدیک I2………………………………………………………………..81

شکل (4-13): تنش متوسط فون میزس نمای از روبرو I2…………………………………………………………………….82

شکل (4-14): تنش متوسط فون میزس نمای از بالا I2…………………………………………………………………………82

شکل (4-15): تنش متوسط فون میزس نمای از پایینI2……………………………………………………………………..83

شکل(4-16): جمع برداری جابجایی ها نمای از روبرو II0………………………………………………………………….84

شکل (4-17): جمع برداری جابجایی ها نمای از نزدیک II0…………………………………………………………………84

شکل (4-18): تنش متوسط فون میزس نمای ازروبروII0………………………………………………………………………85

شکل (4-19): تنش متوسط فون میزس نمای ازبالا II0…………………………………………………………………………..85

شکل (4-20): تنش متوسط فون میزس نمای از پایینII0………………………………………………………………………86

شکل(4-21): جمع برداری جابجایی ها نمای ازروبرو II1……………………………………………………………………..87

شکل (4-22): جمع برداری جابجایی ها نمای از نزدیکII1…………………………………………………………………87

شکل(4-23): تنش متوسط فون میزس نمای از روبرو II1………………………………………………………………………88

شکل (4-24): تنش متوسط فون میزس نمای از بالا II1………………………………………………………………………….88

شکل (4-25): تنش متوسط فون میزس نمای از پایینII1……………………………………………………………………..89

شکل(4-26): جمع برداری جابجایی ها نمای از روبرو II2…………………………………………………………………..90

شکل(4-27): جمع برداری جابجایی ها نمای ازنزدیک II2…………………………………………………………………..90

شکل (4-28): تنش متوسط فون میزس نمای از روبرو II2……………………………………………………………………91

شکل (4-29): تنش متوسط فون میزس نمای از بالا II2…………………………………………………………………………91

شکل (4-30): تنش متوسط فون میزس نمای از پایینII2……………………………………………………………………..92

شکل (4-30): جمع برداری جابجایی ها نمای از روبرو III0………………………………………………………………93

شکل (4-31): جمع برداری جابجایی ها نمای از نزدیکIII0………………………………………………………………93

شکل(4-32): تنش متوسط فون میزس نمای از روبرو III0…………………………………………………………………..94

شکل(4-32): تنش متوسط فون میزس نمای از بالا  III0……………………………………………………………………..94

شکل(4-33): تنش متوسط فون میزس نمای از پایینIII0…………………………………………………………………..95

شکل (4-33): جمع برداری جابجایی ها نمای از روبرو III1………………………………………………………………96

شکل (4-34): جمع برداری جابجایی ها نمای از نزدیک III1…………………………………………………………….96

شکل (4-35): تنش متوسط فون میزس نمای از روبروIII1……………………………………………………………..97

شکل (4-36): تنش متوسط فون میزس نمای از بالاIII1…………………………………………………………………….97

شکل (4-36): تنش متوسط فون میزس نمای از پایینIII1…………………………………………………………………98

شکل (4-37): جمع برداری جابجایی ها نمای از روبرو III2……………………………………………………………..99

شکل(4-38): جمع برداری جابجایی ها نمای ازنزدیک III2……………………………………………………………..99

شکل(4-38): تنش متوسط فون میزس نمای از روبرو III2………………………………………………………………100

شکل (4-39): تنش متوسط فون میزس نمای از بالا III2………………………………………………………………….100

شکل (4-40): تنش متوسط فون میزس نمای از پایینIII2………………………………………………………………….101

فهرست نمودارها

عنوان  صفحه

نمودار(3-1): منحنی رفتار ماده برای سخت شدگی برای استفاده از پلاستیسیته فون میزس……………………66

نمودار(4-1): نمودار هیسترسیس مربوط به حالت I0……………………………………………………………………………..102

نمودار(4-2): نمودار هیسترسیس مربوط به حالت I1……………………………………………………………………………..103

نمودار(4-3): نمودار هیسترسیس مربوط به حالت I2………………………………………………………………………………103

نمودار(4-4): نمودار هیسترسیس مربوط به حالت II0…………………………………………………………………………….104

نمودار(4-5): نمودار هیسترسیس مربوط به حالت II1…………………………………………………………………………….104

نمودار(4-6): نمودار هیسترسیس مربوط به حالت II2…………………………………………………………………………….105

نمودار(4-7): نمودار هیسترسیس مربوط به حالت III0…………………………………………………………………………..105

نمودار(4-8): نمودار هیسترسیس مربوط به حالت III1…………………………………………………………………………106

نمودار(4-9): نمودار هیسترسیس مربوط به حالت III2………………………………………………………………………….106